1、合肥工业大学计算机与信息学院第 1 页 共 11 页计算机与信息学院操作系统课程设计专 业 班 级信息安全 10-02 班 学生姓名及学号刘禹 20103046 课程教学班号0002 任 课 教 师田卫东老师 实验指导教师田卫东老师 实验地点逸夫实验楼 507 20122013 学年第 2 学期合肥工业大学计算机与信息学院第 2 页 共 11 页1、题目：多进程/线程编程：哲学家问题。设置进程/线程，描述哲学家 ；随机启动哲学家，显示进程/线程执行状态；随着线程的执行，更新显示；编写正确的哲学家程序，设法延迟线程的执行，使之出现死锁；编写正确的哲学家程序，保证不出现死锁；题目描述：哲学家问题：
2、由 Dijkstra 提出并解决，是典型的同步问题。问题描述有多个（设为 number）哲学家共用一张圆桌，分别坐在周围 number 个椅子上，在圆桌上有 number 个碗和 number 个筷子，他们的生活方式是交替地进行思考和进餐。平时，一个哲学家进行思考，饥饿时便试图取用其左右最靠近他的筷子，只有在他拿到两只筷子时才能进餐，进餐完毕，放下筷子继续思考。2、开发环境：开发工具：Visual C+ 6.0 ；开发环境：Windows 下多进程/线程编程开发语言：C+3、总体算法：设哲学家人数为 number（程序中赋值为 5） ，采用哲学家问题的一种解法：（1）采用 p、v 操作，哲学家
3、拿起筷子后就持有该资源，等到吃完放下筷子后其他哲学家才能拿起该筷子；同样，哲学家需要的某筷子被其他哲学家持有时，等待，进程因而阻塞。（2）第一个到第 number-1 个哲学家采用一种进程描述，先左手拿筷子，之后右手才能拿。（3）只有最后一个哲学家定义另一进程：必须拿右手边筷子，之后再拿左手边的筷子。合肥工业大学计算机与信息学院第 3 页 共 11 页（4）所采用方法其实质是编号资源的方法，把筷子看为临界资源，按其序号编号，哲学家只能由小到大申请资源即为本算法。（5）出现死锁的方法：最后一个哲学家也是先拿左手边的筷子，再拿右手边的筷子时就容易出现死锁。4、详细设计1.若干常量、变量的定义：co
4、nst int number=5;/哲学家人数const int sleep_time=10;/显示时间const int eating_time=50;/吃饭显示的时间CRITICAL_SECTION chopsticsnumber;/临界资源：筷子CRITICAL_SECTION cs;/控制打印的临界区变量，由于一段时间只能允许一个进程打印到屏幕，所以屏幕也为临界资源2.状态显示函数：定义了若干函数显示当前状态：thingking(int i) （哲学家 i 正在思考）,hungry(int i) （饥饿） ,pickup(int i,int j) （哲学家 i 拿起了筷子 j）,eat
5、ing(int i) （正在吃饭）,putdown(int i,int j) （哲学家 i 放下筷子 j） 。另外定义了函数 xianshi（int i） ，每个状态显示函数都调用该函数，显示当前调用的进程。3.线程定义体：（1）参数为 void * i，i 即为调用的进程号，由于 void *表示为任意类型的指针，所以要强制类型转换：int num=（int）i；（2）pv 操作的实现方法：EnterCriticalSection（） ，LeaveCriticalSection（） ，EnterCriticalSection(/拿起左手边的筷子pickup(num,num);合肥工业大学计算
6、机与信息学院第 4 页 共 11 页EnterCriticalSection(/拿起右手边的筷子pickup(num,num+1);eating(num);/吃饭LeaveCriticalSection(/放下左边的筷子putdown(num,num);LeaveCriticalSection(/放下右边的筷子putdown(num,num+1);（3）线程主体为死循环，没有资源时阻塞4.主进程 main（）：（1）main 函数代码如下：HANDLE hThreadnumber;InitializeCriticalSection(/循环建立线程 0-3for (int i=0;ic/c+ -
7、Code Generator-use run-time library-Mulitthreaded DLL 3）主进程最后用 WaitForMultipleObjects(number,hThread,true,INFINITE);等待所有线程都执行完，否则阻塞。由于线程定义都是死循环，不可能执行完，所以这之后的语句执行不到。此句的作用：一，当不出现死锁时可以一直执行线程，二，是当出现死锁时，由于各线程阻塞也没法执行完，主进程因此也阻塞，最后出现死锁。五、执行结果一、不出现死锁：合肥工业大学计算机与信息学院第 6 页 共 11 页二、 出现死锁！六、总结以前没有接触过多线程编程的内容，这一次为
8、做本课程设计完全自学了好多内容。从网上搜了好多资料，一有不会的就百度。做的过程中也走了些弯路。比如开始时搞忘了数组是从 0 开始的，实际应是从 0-（number-1 ） ，好多函数的参数搞错了；还有当初不知道怎样实现 pv 操作；还有开始并没有完全弄清，不清楚 main 函数是主进程，也是会调用的，因此开始写的程序结果也不对，然后问别人才弄清楚的；程序写完后想润色一下，合肥工业大学计算机与信息学院第 7 页 共 11 页想把 WaitForMultipleObjects（）做为 if 语句的条件判断，若出现死锁则显示：出现死锁！，运行却并不行，想了会才知道已经出现了死锁程序就阻塞了怎么可能还
9、会继续运行，还是因为当初没弄清。做完后很有成就感和充实感，因为学会了很多东西，从以前对多线程一无所知，到开始入门有所了解，而且还加深了对操作系统课本相关知识的理解。总之，做完后“感觉很好”！现在已经注意到实践的重要，以后会多动手编程，锻炼编程能力的同时还会加深对知识的理解，同时还能培养兴趣。七、代码#include #include #include const int number=5;/哲学家人数const int sleep_time=10;/显示时间const int eating_time=50;/吃饭显示的时间CRITICAL_SECTION chopsticsnumber;/临界
10、资源：筷子CRITICAL_SECTION cs;/控制打印的临界区变量/状态显示函数/显示被调用线程void xianshi(int i)EnterCriticalSection(cout“线程“i“被调用“:“ “;LeaveCriticalSection(return;/正在思考void thinking(int i)EnterCriticalSection(xianshi(i);cout“哲学家“i“在思考“endl;Sleep(sleep_time);LeaveCriticalSection(return;/正饥饿void hungry(int i)合肥工业大学计算机与信息学院第 8
11、 页 共 11 页EnterCriticalSection(xianshi(i);cout“哲学家“i“饥饿了“endl;Sleep(sleep_time);LeaveCriticalSection(return;/哲学家 i 拿起了筷子 jvoid pickup(int i,int j)EnterCriticalSection(xianshi(i);if (j=i)cout“哲学家“i“拿起左手边的筷子:-“jendl;else if(i=number-1)cout“哲学家“i“拿起右手边的筷子:-“0endl;elsecout“哲学家“i“拿起右手边的筷子:-“jendl;Sleep(sl
12、eep_time);LeaveCriticalSection(return;/显示正在吃饭void eating(int i)EnterCriticalSection(xianshi(i);cout“哲学家“i“正在吃饭“endl;Sleep(eating_time);LeaveCriticalSection(return;/显示放下筷子void putdown(int i,int j)EnterCriticalSection(xianshi(i);if (j=i)cout“哲学家“i“放下左手边的筷子:+“jendl;else if(i=number-1)cout“哲学家“i“放下右手边的筷
13、子:+“0endl;else合肥工业大学计算机与信息学院第 9 页 共 11 页cout“哲学家“i“放下右手边的筷子:+“jendl;Sleep(sleep_time);LeaveCriticalSection(return;/线程定义/用于定义哲学家 1-4UINT WINAPI ThreadFunc1(void * i)int num=(int)i;while (1)thinking(num);hungry(num);/wait=WaitForSingleObject(mutexnum,INFINITE);EnterCriticalSection(/拿起左手边的筷子pickup(num,
14、num);/wait=WaitForSingleObject(mutexnum+1,INFINITE);EnterCriticalSection(/拿起右手边的筷子pickup(num,num+1);eating(num);LeaveCriticalSection(/放下左边的筷子/ReleaseMutex(mutexnum);putdown(num,num);/ ReleaseMutex(mutexnum+1);LeaveCriticalSection(/放下右边的筷子putdown(num,num+1);return 1;/用于定义哲学家 5UINT WINAPI ThreadFunc2(
15、void * i)int num=(int)i;while (1)thinking(num);hungry(num);/wait=WaitForSingleObject(mutex0,INFINITE);EnterCriticalSection(/拿起右手边的筷子pickup(num,0);/ wait=WaitForSingleObject(mutexnum,INFINITE);EnterCriticalSection(/拿起左手边的筷子合肥工业大学计算机与信息学院第 10 页 共 11 页pickup(num,num);eating(num);/ ReleaseMutex(mutex0);
16、LeaveCriticalSection(/放下左边的筷子putdown(num,0);/ ReleaseMutex(mutexnum);LeaveCriticalSection(/放下右边的筷子putdown(num,num);return 1;/int main()HANDLE hThreadnumber;/HANDLE hThread2number;InitializeCriticalSection(/循环建立线程 0-3for (int i=0;inumber-1;i+)/ mutexi=CreateMutex(NULL,FALSE,“);InitializeCriticalSecti
17、on(hThreadi=(HANDLE)_beginthreadex(NULL,0,ThreadFunc1,(void*)i,0,NULL);/建立线程 4InitializeCriticalSection(/让其不出现死锁的定义，最后一个哲学家先拿右边筷子，再拿左边筷子/ hThreadnumber-1=(HANDLE)_beginthreadex(NULL,0,ThreadFunc2,(void*)(number-1),0,NULL);/出现死锁的定义，最后一个哲学家和其他哲学家一样，也是先拿左边筷子，再拿右边筷子hThreadnumber-1=(HANDLE)_beginthreadex
18、(NULL,0,ThreadFunc1,(void*)(number-1),0,NULL);/等待所有 hThread 有效/* if (WaitForMultipleObjects(5,hThread2,true,INFINITE)cout“出现死锁！“endl;*/等待所有线程执行完WaitForMultipleObjects(number,hThread,true,INFINITE);for (i=0;inumber;i+)合肥工业大学计算机与信息学院第 11 页 共 11 页LeaveCriticalSection(CloseHandle(hThreadi);LeaveCriticalSection(return 0;
